本發(fā)明涉及冶金行業(yè)軋鋼生產(chǎn)線自動控制，具體涉及一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法、系統(tǒng)及計算機存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、軋鋼生產(chǎn)車間有很多由電機驅(qū)動經(jīng)過減速機做0-360°周期性啟停旋轉(zhuǎn)運動的設(shè)備，這類設(shè)備更多的是關(guān)注動作總時長和定位的準(zhǔn)確性，例如轉(zhuǎn)轂、冷床設(shè)備。目前生產(chǎn)線上對這類設(shè)備的控制大多采用以下兩種方法：一種是設(shè)定轉(zhuǎn)速，設(shè)備啟動后依賴設(shè)備側(cè)的接近開關(guān)進行減速和停止。這種方法雖然控制簡單，但更改速度設(shè)定后，需重新調(diào)整接近開關(guān)的位置，因此實際操作中存在較大不便。另一種方法是設(shè)定轉(zhuǎn)速，設(shè)備啟動后到達某一位置進入位置環(huán)，依靠位置環(huán)來進行定位。這種方法引入了位置環(huán)，如果定位過程位置環(huán)比例不合適，就需要反復(fù)多次調(diào)節(jié)，才能完成定位，然而傳統(tǒng)的位置環(huán)調(diào)節(jié)方式不夠高效、精準(zhǔn)。

2、因此，鑒于當(dāng)前現(xiàn)狀，目前需要一種更加可靠、快速、準(zhǔn)確定位的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方式。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為了解決上述問題，目的在于提供一一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法、系統(tǒng)及計算機存儲介質(zhì)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，用于控制由電機驅(qū)動經(jīng)減速機做周期性啟停旋轉(zhuǎn)運動的設(shè)備，其特征在于，包括以下步驟：

4、步驟一，獲取設(shè)備的已知參數(shù)，包括電機的最高轉(zhuǎn)速nmax、設(shè)備的減速比i、設(shè)備的動作周期t、設(shè)備的一個動作周期走過的弧度s、設(shè)備的停止角度為β、設(shè)備的實時角度為γ；

5、步驟二，根據(jù)設(shè)備的動作周期t劃分為三段時間t1、t2、t3，使t＝t1+t2+t3，其中t1是勻加速運動的時間，t2是勻速運動的時間，t3是勻減速運動的時間；

6、步驟三，確定勻速運動的電機角速度ω；

7、步驟四，根據(jù)電機角速度ω，計算出勻速運動時電機的轉(zhuǎn)速nset，勻加速運動時的角加速度α1，勻減速運動時的角加速度α2；

8、步驟五，根據(jù)轉(zhuǎn)速nset確定斜坡函數(shù)發(fā)生器的斜坡時間，包括斜坡上升時間tramp_up和斜坡下降時間tramp_down；

9、步驟六，在斜坡下降的過程中引入位置環(huán)，確定位置環(huán)的參數(shù)：位置環(huán)的偏差l、位置環(huán)的輸出方向、位置環(huán)的比例、位置環(huán)的輸出ωpos_out，

10、其中，ωpos_out＝sqrt(2*α2*abs(l))，sqrt為平方根的函數(shù)，abs為絕對值的函數(shù)，*表示乘法運算，

11、繼而確定位置環(huán)的輸出npos_out，npos_out＝ωpos_out*60/2π；

12、步驟七，當(dāng)設(shè)備發(fā)出啟動命令后，電機以步驟四得到的nset為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過步驟五的斜坡函數(shù)發(fā)生器進行升速，然后，在電機到達目標(biāo)轉(zhuǎn)速nset后保持勻速運動，時長為t2時間，之后，切換為位置環(huán)控制，以位置環(huán)的輸出npos_out作為目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

13、進一步地，在本發(fā)明提供的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟三中，確定勻速運動的電機角速度ω具體包括以下步驟：

14、步驟3-1，計算設(shè)備旋轉(zhuǎn)一周期對應(yīng)電機的旋轉(zhuǎn)弧度：s*i，其中i是設(shè)備的減速比i，s是設(shè)備的一個動作周期走過的弧度s；

15、步驟3-2，構(gòu)建電機在周期t的時間里走過的弧度公式：0.5*ω*t1+ω*t2+0.5*ω*t3；

16、步驟3-3，根據(jù)s*i＝0.5*ω*t1+ω*t2+0.5*ω*t3，推導(dǎo)出勻速運動的電機角速度ω：

17、進一步地，在本發(fā)明提供的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟四中，勻速運動的電機轉(zhuǎn)速n?set＝ω*60/2π；勻加速運動的加速度α1＝δω/δt＝ω/t1；勻減速運動的加速度α2＝δω/δt＝ω/t3。

18、進一步地，在本發(fā)明提供的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟五中，斜坡上升時間t?ramp_up＝t1*nmax/nset，斜坡下降時間tramp_down＝t3*nmax/nset*0.98。

19、進一步地，在本發(fā)明提供的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟六中，位置環(huán)的偏差l采用停止角度β與實時角度γ之間相差的弧度來表示：l＝(β-γ)/180*π；位置環(huán)的輸出方向由位置環(huán)的偏差l的正負決定；位置環(huán)的比例用步驟四得到的勻減速運動的角加速度α2表示。

20、本發(fā)明還提供一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：已知參數(shù)采集與存儲模塊，獲取電機的最高轉(zhuǎn)速nmax、設(shè)備的減速比i、設(shè)備的一個動作周期走過的弧度s、設(shè)備的停止角度β、設(shè)備的動作周期t，以及實時采集設(shè)備的實時角度γ，并對數(shù)據(jù)進行存儲；動作周期三段分配模塊，用于將動作周期t分配為三段時間：勻加速時間t1、勻速時間t2、勻減速時間t3；第一計算模塊，用于計算電機角速度ω；第二計算模塊，用于計算出勻速運動的電機轉(zhuǎn)速nset、勻加速運動時的角加速度α1、勻減速運動時的角加速度α2；第三計算模塊，設(shè)有斜坡函數(shù)發(fā)生器ramp，用于計算出斜坡上升時間t?ramp_up和斜坡下降時間t?ramp_down；第四計算模塊，用于計算出位置環(huán)的偏差l、位置環(huán)的輸出方向、位置環(huán)的輸出ωpos_out、位置環(huán)的輸出npos_out；指令生成模塊，根據(jù)計算模塊的計算結(jié)果，生成電機控制指令和位置環(huán)控制指令；指令執(zhí)行模塊，根據(jù)指令生成模塊生成的指令，執(zhí)行對電機和位置環(huán)的控制。

21、本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、1、本發(fā)明的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法動作周期可調(diào)，可根據(jù)設(shè)備的能力自由分配加速時間和減速時間，保證系統(tǒng)的跟隨性。

24、2、本發(fā)明的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法定位快速準(zhǔn)確，能夠保證在斜坡速度降到0的同時剛好到達目標(biāo)位置，不需要經(jīng)過多次調(diào)節(jié)。

技術(shù)特征：

1.一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，用于控制由電機驅(qū)動經(jīng)減速機做周期性啟停旋轉(zhuǎn)運動的設(shè)備，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，其特征在于：

3.如權(quán)利要求1所述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，其特征在于：

4.如權(quán)利要求1所述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，其特征在于：

5.如權(quán)利要求1所述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，其特征在于：

6.一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序指令，所述計算機程序指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于時間分配的旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)控制方法，包括：步驟一，獲取電機的最高轉(zhuǎn)速Nmax，設(shè)備的減速比i、動作周期T、一個動作周期走過的弧度S、停止角度為β和實時角度為γ；步驟二，將T劃分為三段：勻加速運動t1，勻速運動t2，勻減速運動t3；步驟三，確定t2時段的電機角速度ω；步驟四，根據(jù)ω，計算出t2時段的電機轉(zhuǎn)速N?set，t1時段的角加速度α1，t3時段的的角加速度α2；步驟五，根據(jù)N?set確定斜坡函數(shù)發(fā)生器的斜坡時間；步驟六，在斜坡下降過程中引入位置環(huán)，確定位置環(huán)參數(shù)；步驟七，電機以N?set為目標(biāo)轉(zhuǎn)速，通過斜坡函數(shù)發(fā)生器進行升速，然后，在電機到達Nset后保持t2時長的勻速運動，之后切換為位置環(huán)控制，以Npos_out作為目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

技術(shù)研發(fā)人員：王超,杜錚,馬杰,邁赫煊,劉振華,滿延其
受保護的技術(shù)使用者：上海金自天正信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2